微孔的产生制造技术

一种用于在电介质材料或半导体的薄片材状工件（1）中产生多个孔（12）的方法和设备。穿孔点由HF耦合点（10）标记并借助HF能量软化，以便在该处实现介电击穿（11）。击穿（11）被加宽成孔（12）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
、本专利技术涉及在电介质材料或半导体的薄片材状工件中产生多个孔的方法，并且进一步涉及一种用于执行该方法的设备以及通过这种方法产生的产品。
技术介绍
通过电产生的火花对塑料膜进行穿孔从US4，777，338已知。提供多个电极-对电极对，其间引入塑料膜并跨塑料膜释放高电压能量。通过水浴移除该膜，并且利用水浴温度来控制穿孔的尺寸。用于在塑料膜中产生孔的另一方法从US6, 348，675B1已知。在塑料膜插入电极之间的情况下，在电极对之间产生脉冲序列，第一脉冲用于在穿孔点处加热塑料膜，并且进一步的脉冲用于形成穿孔并对其构形。从US4，390，774，从切割工件或焊接工件的意义，已知通过电方式处理非导电工件。将激光束引导在曝光期间移动的工件上，并且利用两个电极形成处理工件的电弧而将高电压施加至受热区域。在工件切割期间，其以可控的方式燃烧，或其电导率随温度增大，类似于对玻璃的切割。当要焊接工件时，另外地将反应性或惰性气体引导至受热区域，从而与工件或电极或焊剂反应。以此方式，可以切割玻璃、纸张、布料、纸板、皮革、塑料、陶瓷以及半导体，或者可以焊接玻璃和塑料，可以硫化橡胶以及可以热固化合成树脂。但是，设备本身太过于笨重，因此不能在工件中形成微孔。从W02005/097439A2已知一种在电绝缘基板的区域中形成结构、优选地形成孔或腔或沟道的方法，其中优选以热的形式或通过激光束将能量提供至该基板或区域，且将电压施加至该区域以在该区域处产生介电击穿。利用反馈机构控制该过程。能够相继产生独立的微孔，但是不能同时采用多个电极对。这是因为并联的高电压电极彼此相互影响且单独击穿吸引全部电流。从W02009/059786A1已知一种在电绝缘基板的区域中形成结构、特别是形成孔或腔或沟道或凹陷的方法，其中将存储的电能跨该区域释放，并且将优选为热的另外的能量提供至基板或该区域以提高基板或该区域的电导率，并且因此引发电流，其能量耗散在基板中，即转换成热，其中通过电流和功率调制元件控制电能的耗散速度。并未公开用于同时产生多个孔的设备。W02009/074338A1公开了一种在电绝缘或半导电基板的第一区域中引入介电和/或光学性质改变的方法，基板任选地具有导电或半导电或绝缘层，该基板的光学或介电性质由于基板温度的临时提高而不可逆转地改变，其中电能从电压源提供至第一区域以在不导致第一区域的材料喷出的情况下显著加热或熔化部分或全部第一区域，并且其中进一步任选地，提供另外的能量以产生局部加热并限定第一区域的位置。电能的耗散本身体现为基板中流动的电流的形式。通过电流和功率调制元件控制电能的耗散。通过该方法产生的基板表面的改变还包括在已经提供有石蜡的绝缘层或热熔粘合剂的硼硅酸玻璃或硅基板中产生孔。而且，在硅、氧化锆、蓝宝石、磷化铟或砷化镓中产生孔。部分地，通过在10.6μπι4波长处的激光束(CO2激光)辐射开始放电过程。还公开了一种孔的网格，但是其具有相对大的孔间距。没有公开同时产生多个孔的设备。DE2830326A1公开了一种利用高电压脉冲用于膜状片材的超细穿孔的布置。针对用作电极和对电极，它们被布置在交错的行中并被依次成组地控制，同时片材通过传输辊穿过多行针阵列之间。为针阵列中各个相对的针对提供激励电路。因此，从现有技术已经清楚怎样利用适当频率或脉冲形状的高电压电场对电介质材料箔和薄片材穿孔。材料的局部加热在要被穿孔的点处降低了电介质强度，因此所施加的场强足以使电流跨材料流动。如果如在玻璃、玻璃陶瓷以及半导体(以及许多塑料)的情况下，材料显示出随温度升高而显著增大的电导率，结果是材料中的穿孔沟道的“电热自聚焦”。穿孔材料越来越热，电流密度会增大直至材料被蒸发并且穿孔被“炸开”。但是，因为穿孔基于介电击穿，因此难以准确匹配击穿的所需位置。如公知的，闪蒸(flash)按照非常不规则的过程。CPU芯片在其底面上的小区域上分布了几百个接触点。为了产生到接触点的供电线，采用薄片材(<1_)，即被称为“中介片(interposer)”的涂覆有环氧材料的纤维玻璃垫，供电线穿过其延伸。为此，在中介片中设置几百个孔并填充导电材料。典型孔尺寸范围是每个孔250至450 μ m。在CPU芯片和中介片之间在长度上不应有任何改变。因此，中介片应展现出类似于芯片的半导体材料的热膨胀形式，但是现有采用的中介片不是这种情况。在太阳能技术中，为了制造太阳能电池，在硅晶片中钻多个孔(取决于所采用的技术，从10至100或几万量级的孔)，以便在后续工艺步骤中扩展从背面接触到对应的太阳能电池的正表面的微细指状物。利用掩模和蚀刻技术产生该孔，其并不特别适用于产生具有光滑孔壁(回火抛光)以及高长宽比(片材厚度比孔直径)的圆柱形孔。还已知通过激光钻孔在太阳能电池板中产生孔，但这过于昂贵。现有技术中还缺乏在孔间间距范围是120μπι至400μπι，并且利用电热穿孔工艺的情况下，以工业规模制造彼此相邻的多个微孔。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在如果需要满足以下条件的情况下，在电介质材料或半导体的薄片材状工件中产生多个孔的方法和设备孔必须被精确定位(±20 μ m)。必须能够在孔间紧密容限的条件下使每个工件容纳多个小孔(从10个至几万个)。孔间间距可能小(30μπι至ΙΟΟΟμπι)。孔应当在工业规模上可生产。根据本专利技术的方法应当特别适用于产生具有以下性质的“玻璃中介片”-玻璃中介片应当具有多个孔，例如约1000和5000之间。-孔直径应当范围是从20μ m至450 μ m,从50 μ m至120 μ m的范围是优选的，并且长宽比(玻璃厚度比孔直径)为从I至10。-必须能够满足孔的中心间距离范围是120μ m至400 μ m。-孔应被构形为孔的入口和出口处具有圆形边缘并且在片材内为圆柱形。-任选地，可以允许孔边缘周围的熔珠(bead)具有不超过5 μ m的熔珠高度。-孔壁应当是光滑的(回火抛光)。此外，该方法应当允许产生通常包括片材厚度为O. 12至O. 3mm且片材边缘长度从125至250mm的硅晶片并将设置多个孔(10至几万个)的太阳能电池。孔应当具有范围为50至200 μ m的直径。孔壁应当是光滑的(回火抛光)。根据本专利技术的方法可以分两步执行。首先，可以在意图穿孔点处产生介电击穿，并且在第二步中，可以加宽这些介电击穿。为了精确标记介电击穿的位置，将耦合材料以点的形式印刷至相应工件的意图穿孔点。例如通过加热活化耦合材料。或将印刷的工件引入板形HF电极之间，并且HF能量的输出致使耦合材料的点之间的工件的更强加热，直至工件在该处变软，由此降低对电击穿的抵抗。现在当跨电极施加高电压时，在稱合点处造成介电击穿。在电介质材料由玻璃或玻璃状的材料构成的情况下，玻璃浆料可以用作耦合材料，其在经受HF能量时展现出高电介质损耗。在玻璃、玻璃状材料或半导体材料的情况下，具有导电成分的浆料同样可用作耦合材料。这种浆料可以包含金属粒子，或者金属粒子可以由热和/或化学过程的作用而被释放。这些导电成分可以形成用于在意图穿孔点处提供高频能量的相应的微天线，这对于介电击穿的快速发展是有用的。在进一步处理中，扩大所产生的介电击穿。为此，可以采用击穿沟道的电热自聚焦的方法，即通过连续施加适当频率或脉冲形状的高电压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：库尔特·纳特尔曼，乌尔里希·珀什尔特，沃尔夫冈·默勒，
申请(专利权)人：肖特公开股份有限公司，
类型：
国别省市：